Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы теплоэнергоснабжения. Практикум
.pdf
Суммарная рабочая масса горючего топлива составляет
p p p pp p p
ор+к
C +H +O +N +S AW++ =
³53,862 3,924 9,417 1,14 2,996 15,66 18 100= ++++++=
( )
( )
p p p pp p
н op+к
кДж/кг ккал
339,13C 1035,94H 108,86 O S 24,62
339,13 53,862 1035,94 3,924 108,86 9,417 2,996
24,62 13 21311,83 5090,243³ .
QW= + − −− =
= ⋅ + ⋅− − −
− ⋅= =
( )
( )
рр
вн
кДж/кг ккал
24,62 8,94H 5090,243 24,62 8,94 3,924 13
22 495,51 5372,96³ .
QQ W=+ + = + ⋅ +=
= =
p
н
кДж/кг
21 311,83³Q =
p
н
кДж/кг
27 000³Q =
p
н
кДж/кг
12 980³Q =
р
н
21 311,93
Э 0,727
29 308 29 308
Q
= = =
р
н
а
5, 9 2 ³
3600
Q
W = =
а
11
0,169
5, 9 2
GW= = =
p
н
5092,243Q =
%.
5 Низшая теплота сгорания рабочего топлива:
6 Высшая теплота сгорания рабочего топлива:
7 Низшая теплота сгорания
. Очевидно, топливо представляет собой уголь. Согласно
таблица В.1 теплота сгорания каменного угля
. Теплота сгорания бурого угля
8 Топливный эквивалент
.
.
9 Один килограмм топлива по величине тепловой энергии
может обеспечить расход электроэнергии
кВт∙ч/кг.
10 Для получения 1 кВт∙ч электроэнергии необходимо
количество угля
кг/(кВт∙ч).
Ответ:
ккал, уголь, G = 0,169 кг/(кВт∙ч).
Задача 4.1
В соответствии с исходными данными, представленными
в табл. 4.3, для заданного состава твердого топлива вычислить
низшую теплоту сгорания; определить возможный вид топлива,
его количество для получения 1 кВт∙ч электроэнергии.
41
Таблица 4.3 – Исходные данные (варианты заданий) для задачи 4.1
( )
22
н H S 2 CO H 2 C H
0,01 H S CO H C H
mn
mn
Q Q QQ Q
= ++ ⋅+∑⋅⋅
⋅
( )
н CH
0,01 C H
mn
mn
QQ= ⋅∑
Вариант
1 15 20 77,4 4,3 2,2 1,1 15
2 19 17 68,2 7,1 5,2 1,4 18,1
3 22 22 81 8,1 3,1 1,7 6,1
4 25 25 85 5,1 4,8 1,2 3,9
5 30 27 66,8 7,2 3,5 2,8 19,7
6 50 12,5 56,5 6 0,3 2,5 34,7
7 55,6 22,5 69,3 5,6 4,9 0,7 19,5
8 32 39 66 5,2 6,9 1,1 20,8
9 25 19 74 5,3 0,6 1,4 18,7
10 10 28 79 5,5 4,9 1,5 9,1
11 13 28 75 5,5 4,9 1,6 13
12 6 25 89 4,2 3,5 1,5 1,8
13 8,5 30 92 1,8 2,6 0,8 2,7
14 8 70 74 10 4,7 0,3 11
15 11,5 11,5 78,5 5,6 0,4 2,6 12,9
16 7,5 13 83 5,8 0,6 2,9 7,7
17 9 16 85,5 4,8 0,4 2,1 7,2
18 10 12 95 2 0,3 1,3 1,4
19 24 18 51,5 13,3 8,2 6,7 20,3
20 27 19 58 9,2 7,1 8,1 17,6
W
p
Состав топлива по массе, %
c
A
г
С
г
Н
г
S
г
N
г
О
Пример 4.2
Определить теплоту сгорания газообразного топлива
следующего состава по объему: СН4 = 84,5 %; С2Р6 = 3,8 %;
С3Н8 = 1,9 %; С4Н10 = 0,9 %; С5Н12 = 0,3 %; N2 = 7,8 %;
СО2 = 0,8 %.
Решение
1 Теплота сгорания газообразного топлива определяется
по выражению
2 В составе расчетного топлива нет элементов H
Выражение для расчета тепловой энергии упрощается
42
.
S, CO, H2.
2
.
3 Теплота сгорания 1 м3 элементов газообразного топлива
CH
mn
Q
приведена в табл. 4.4
Таблица 4.4 – Теплота сгорания 1 м
топлива
, МДж/м
3
3
элементов газообразного
Метан
CH
4
Этан
C
2H6
Пропан
C
3H8
Бутан
C
4H10
Пентан
C
5H12
N
2
CO
2
35,93 63,95 91,54 119,02 146,54 – –
4 Количество элементов горючего газа в 1 м3 заданного
газа приведено в табл. 4.5.
3
Таблица 4.5 – Количество элементов горючего газа в 1 м
заданного газа
Метан
CH
0,845 0,038 0,019 0,009 0,003 – –
Этан
C2H
4
6
Пропан
C3H
8
Бутан
C4H
10
Пентан
C5H
12
N
2
CO
2
5 Низшая теплота сгорания расчетного топлива приведена
в табл. 4.6.
Таблица 4.6 – Низшая теплота сгорания расчетного топлива Q
МДж/нм
Метан
CH
30,36085 0,024301 0,0173926 0,010712 0,004396 30,41765 7265,131 8,449348
3
Этан
C2H
4
6
Пропан
C3H
8
Бутан
C4H
10
Пентан
C5H
12
Сумма В ккал В кВт∙ч
Задача 4.2
В соответствии с исходными данными, приведенными в
табл. 4.7, определить теплоту сгорания газообразного топлива.
,
н
Таблица 4.7 – Исходные данные (варианты заданий) к задаче 4.2
Вариант
CH
4
1 89,9 4,1 1,3 0,4 0,1 3 1,2
2 92,8 3 0,8 0,3 0,1 2,6 0,4
3 93,8 1,8 0,9 0,4 0,1 2,5 0,5
4 90,2 3,9 2,2 0,5 0,1 2,6 0,5
5 88,7 5,2 2,7 0,5 0,1 2,7 0,1
6 97,9 0,3 1,1 0,1 0 0,4 0,2
7 94,6 1,7 0,4 0,2 0,2 2,8 0,1
8 96,5 2,1 1,1 0 0 0,1 0,2
Состав топлива по объему, %
C2H
C3H
6
C4H10C5H
8
43
N
12
CO
2
2
Окончание таблицы 4.7
Вариант
9 89,8 4,9 2,1 1,4 0,1 1,6 0,1
10 92,8 3,9 1 0,4 0,3 1,5 0,1
11 93,1 3,1 1,6 0,2 0,8 1,1 0,1
12 82,7 4,3 2,9 0,9 0,3 8,8 0,1
13 85,2 4,1 2,9 0,7 0,2 6,5 0,4
14 78,9 5,6 2,5 3,2 2,8 5,8 1,2
15 77,8 7,5 2,9 1,6 0,2 7,9 2,1
16 82,7 4,2 1,6 0,9 0,7 3,2 6,7
17 85,2 3,8 1,5 0,8 0,4 1,7 6,6
18 89,1 3,3 0,5 0,2 0,5 2,1 4,3
19 90,3 2,7 0,3 0,5 0,6 1,9 3,7
20 72,7 6,5 2,3 0,9 0,8 3,2 13,6
CH
4
Состав топлива по объему, %
C2H
C3H
6
C4H10C5H
8
12
4.3 Контрольные вопросы
1 В каких единицах измеряется теплота сгорания
топлива?
2 Что такое условное топливо?
3 Какие существуют виды твердого и жидкого топлива?
4 Как определяется теплота сгорания твердого и жидкого
топлива?
5 Как определяется низшая и высшая теплота сгорания
твердого топлива?
6 Как влияют на теплоту сгорания сера и влага в твердом
топливе?
7 Какие существуют виды газообразного топлива?
8 Как определяется низшая теплота сгорания
газообразного топлива?
9 Как определяется высшая теплота сгорания
газообразного топлива?
10 Что представляет собой удельная теплота сгорания
топлива?
N
CO
2
2
44
5 Расход топлива котельными
усл выр Q
B Qb=
агрегатами
5.1 Цель занятия
Изучить количественные показатели расхода угля
котельными агрегатами.
5.2 Теоретические сведения
Для производства тепловой энергии применяются
различные теплогенерирующие установки (ТГУ): котельные
агрегаты; атомные реакторы; электродные котлы;
гелиоустановки; геотермальные установки; котлы-утилизаторы;
установки производства тепловой энергии из биомассы,
сельскохозяйственных и городских отходов; устройства,
в которых энергия с низким энергетическим потенциалом
преобразуется в высокопотенциальную тепловую энергию.
Основными ТГУ являются котельные агрегаты, работающие на
твердом и газообразном топливе.
Количество и разнообразие типов котлов, работающих
на углях, огромно. Паспортные технические характеристики
котлоагрегатов, в том числе их коэффициенты полезного
действия (КПД), определяют применительно к углям
определенной марки и класса при определенном давлении и
температуре пара (таблица В.3).
Общая потребность в топливе определяется умножением
общего количества тепловой энергии, подлежащей выработке,
на удельную норму затрат условного топлива:
,
где Q
покрытия тепловой нагрузки на планируемый период, Гкал;
bQ – удельные затраты условного топлива, кг у.т./Гкал
(таблица В.3).
Пересчет количества условного топлива В
топливо В
этого топлива и значением калорийного эквивалента по формуле
– количество тепловой энергии, необходимой для
выр
в натуральное
производится в соответствии с характеристиками
нат
45
усл
усл
нат
Э
B
B =
,
выр уст сут сут.год
980 24 365 8³584³800Q NTn= = ⋅⋅ =⋅⋅
сут.год
n
тепл тепл сут сут.год
320 24 ³365 2³803³200Q N Tn= = ⋅⋅ =⋅⋅
где Э – калорийный эквивалент, определяемый (табл. В.2)
в зависимости от марки угля.
5.3 Пример расчета и задачи
для самостоятельного решения
Пример 5.1
По заданной тепловой мощности и виду топлива
определить необходимый расход топлива ТЭЦ ОАО «АГК» в
год, сутки. ТЭЦ ОАО «АГК» занимается выработкой и отпуском
тепловой и электрической энергии для производственных цехов
предприятия, отпуском тепловой энергии для нужд отопления
и горячего водоснабжения г. Ачинска, Красноярский край.
На ТЭЦ используется пять котлов типа БКЗ-320-140ПТ2
(1-я очередь) и три котла типа БКЗ-320-140ПТ5 (2-я очередь).
Для покрытия пиковых тепловых нагрузок в отопительный
период установлено четыре водогрейных котла ПТВМ-50 и три –
ПТВМ-100. Основные характеристики котлоагрегатов: давление
12,74 МПа (130 кгс/см2); температура пара 555 °С.
Общая установленная среднегодовая тепловая мощность
N
= 980 Гкал/ч. Для теплоснабжения города используется
уст
теплофикационное оборудование общей мощностью
N
= 320 Гкал/ч. Основной вид топлива ТЭЦ – бурый уголь
тепл
марки Б2. Годовое потребление составляет около 2 млн т.
Решение
1 На ТЭЦ вырабатывается тепловой энергии в год:
где Т
2 На теплофикацию города вырабатывается тепловой
энергии в год:
– число часов в сутках, ч;
сут
– число суток в году.
46
Гкал,
Гкал.
3 Для производства электроэнергии вырабатывается
электр
8³584³800 2³803³200 5³781³600Q =−=
усл выр
кг т
8³584³800 141 1³210³456³800³ 1³210³456,8³
Q
B Qb= = ⋅= =⋅
кг/Гкал
1³ 4 1 ³
Q
b =
усл
нат
т
1³210³456,8
³ 2³345³844,96³ ,
Э 0,516
B
B = = =
нат
ваг
2³345³844,96
39³097,4
60 60
B
K = = =
ваг
сост
3 9 ³0 9 7 , ³4
1³303,3
30 30
K
K = = =
сост
сост.сут
1³303,3
³ 3,57
365 365
K
K = = =
тепловой энергии в год:
4 Полный расход условного топлива на вырабатываемую
тепловую энергию:
Гкал.
у.т.,
где
– удельный расход топлива при дав-
лении в котлоагрегатах P ≈ 13 МПа и температуре пара t = 555 °C
(табл. В.3) .
5 Полный расход натурального топлива на
вырабатываемую тепловую энергию:
где Э = 0,515 – калорийный коэффициент для канско-
ачинских бурых углей (табл. В.2).
6 Количество вагонов в год для перевозки угля:
вагонов/год,
где 60 – количество угля в одном вагоне, т.
7 Количество составов угля в год
составов/год,
где 30 – количество вагонов в одном составе, шт.
8 Количество составов угля в сутки
Расчетные величины расхода топлива отличаются от
фактического значения приблизительно на 10 %, что допустимо.
Задача 5.1
В соответствии с исходными данными, приведенными в
табл. 5.1, определить необходимый расход топлива на ТЭЦ в год,
47
сост./сут.
сутки, полное количество вырабатываемой тепловой энергии и
количество тепловой энергии на теплофикацию.
Таблица 5.1 – Исходные данные (варианты заданий) для
задачи 5.1
Показатель
, Гкал/ч 16800 15100 13500 12300 11500 9800 8500 7100 6500 5700
N
уст
,
N
тепл
Гкал/ч
Давление
P, МПа
Температура
пара, t °С
Показатель
, Гкал/ч 4900 3900 3300 2700 2400 2100 1500 1000 680 500
N
уст
,
N
тепл
Гкал/ч
Давление
P, МПа
Температура
пара, t °С
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6900 5500 4800 3900 3500 3100 2900 2700 2500 2100
24,0 24,0 24,0 13,0 13,0 13,0 13,0 13,0 13,0 13,0
540 540 540 555 555 555 555 555 555 555
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1800 1500 1100 980 755 700 550 330 320 170
9,0 9,0 9,0 9,0 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
500 500 500 500 435 435 435 435 435 435
Варианты
Варианты
5.4 Контрольные вопросы
1 Как классифицируют угли?
2 Что такое класс угля?
3 Какие основные параметры определяют расход топлива
котлоагрегатами?
4 Что такое условное топливо?
5 Для чего используется тепловой эквивалент топлива?
6 Как определяются удельные затраты условного топлива?
7 Как определяется общая потребность натурального
топлива для ТГУ?
8 Как влияет бассейн и местонахождение угля на его
расход ТГУ?
48
6 Упрощенный метод расчета
тепловой нагрузки отопления
административного здания
6.1 Цель занятия
Изучение методики определения количества тепловой
энергии, параметров микроклимата, санитарно-гигиенических
требований в помещениях.
6.2 Теоретические сведения
Основой отопления является теплообмен – процесс
передачи тепла от горячего тела холодному. В результате
теплообмена наступает тепловое равновесие: количество
получаемой тепловой энергии равняется количеству
расходуемой на нагрев и тепловые потери. Скорость теплообмена
зависит от разности температур тел, обменивающихся теплом.
Предприятия заключают с теплоснабжающей
организацией договор теплоснабжения, в котором указывается
нагрузка на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.
Тепловая нагрузка на отопление – это количество тепловой
энергии в единицу времени, обеспечиваемой отопительными
приборами (радиаторами, конвекторами и т.д.), для покрытия
тепловых потерь помещения или здания. Тепло передается
от отопительных приборов воздуху путем теплопроводности,
конвенции, излучения.
Величина тепловых потерь через ограждающие
конструкции для отдельно стоящего здания составляет:
вентиляция, дымоходы – 30 … 45 %; окна и двери – 15 … 25 %;
стены – 20 … 30 %; крыша – 10 … 25 %; пол на грунте – 5 …
10 %.
Система отопления должна поддерживать заданную
температуру в помещениях и компенсировать потери тепла.
При расчетах тепловой нагрузки учитывают значительное
количество факторов: назначение здания (жилое или
промышленное); характеристика конструктивных элементов
(окна, стены, двери, крыша, вентиляционная система); размеры
помещений; наличие комнат специального назначения (бани,
сауны и пр.); степень оснащения техническими приборами
49
(водоснабжения, вентиляции, кондиционирования), тип
отопительной системы; температурный режим; количество
точек подачи горячей воды; площадь остекленных поверхностей;
дополнительные условия (количество комнат, балконы, лоджии,
санузлы; в промышленных – количество рабочих дней и смен,
технологическая цепочка производственного процесса и пр.);
климатические условия региона.
Существует значительное количество методик расчета
систем отопления, различающихся сложностью и степенью
точности. Меньшие погрешности дают, как правило, сложные,
трудоемкие вычисления, которые применяются в основном
для оптимизации отопительной системы. Известны следующие
методики:
- использование типовых или индивидуальных проектов
отопления зданий;
- метод укрупненных измерителей для оценки часового и
максимального потребления тепловой энергии;
- матричный метод расчета по набору влияющих факторов
и величинам тепловых потоков;
- по потреблению энергии отопительными системами и
требуемым для этого входным и выходным параметрам;
- метод с использованием номограмм;
- метод удельных показателей;
- по данным приборов учета потребления тепловой
энергии;
- точный теплотехнический расчет всех конструкций с
учетом теплофизических коэффициентов материалов;
- по тепловым потерям в зависимости от площади
помещений;
- по тепловым потерям в зависимости от наружного
объема здания;
- упрощенные методы по укрупненным показателям.
Ниже рассматривается упрощенный метод расчета
тепловой нагрузки по укрупненным показателям.
Согласно [6] помещения общественного и
административного назначения классифицируются по восьми
категориям (табл. Г.1).
В соответствии с категорией помещения устанавливаются
допустимые метеорологические условия [6] в зоне общественных
административных зданий:
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]